高速气浮轴承转子动力学特性研究硕士论文

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1、硕士学位论文高速气浮轴承转子动力学特性研究RESEARCHOFDYNAMICCHARACTERISTICSFORHIGHSPEEDGASBEARINGROTORSYSTEM杨光伟哈尔滨工业大学2011年12月国内图书分类号：TH133.36学校代码：10213国际图书分类号：621.1密级：公开工学硕士学位论文高速气浮轴承转子动力学特性研究硕士研究生：杨光伟导师：杜建军副教授申请学位：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2011年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH133.36U.D.C:621.1Thesisfor

2、theMasterDegreeofEngineeringRESEARCHOFDYNAMICCHARACTERISTICSFORHIGHSPEEDHYBRIDGASBEARINGROTORSYSTEMCandidate:YangGuangweiSupervisor:AssociateProf.DuJianjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechatronicsEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,201

3、1Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着技术的发展，机械设备对转速的要求越来越高。长期以来，滚动轴承、液体轴承被广泛应用在旋转设备中，但是由于滚动轴承和液体轴承寿命较低、摩擦功耗大、失稳转速低等特点，限制了其在高速精密机械中的应用。气体轴承具有摩擦小、发热低、精度高等特点，逐渐被应用于精密制造行业，尤其是在航空航天、精密仪器等方面起着不可替代的作用。动静压气浮轴承与纯动压轴承相比，克服了接触磨损问题，提高了稳定性，相较于纯净压气浮轴承，它能提高刚度和承载能力，由于上

4、述优势混合气体轴承越来越受到人们的关注，成为研究重点。本文首先研究混合气浮轴承的稳态特性，比较了三种轴承的压力分布，建立转子圆柱涡动的动力学方程，针对现在引入涡动比的轨迹分析方法的缺点，采用状态变量的方法，分析转子稳定性。忽略动静压气体轴承中静压特性和动压特性的相互耦合作用，将其线性叠加，建立动静压混合气体轴承的雷诺方程，在稳态条件下，分析三种轴承的压力分布，考察转速、偏心率等参数对轴承承载能力的影响。针对高速气浮轴承转子系统中转子的运动状态，推导转子在气浮轴承中圆柱涡动的动力学方程，并获得它的解析解的形式，分析解析解下转子在气浮轴承的运动情况。针对高速气浮轴承转子系统动态特性

5、，采用加权余量法对含时间项的偏导数进行处理，得到含时间项的雷诺方程的离散化形式，采用状态变量方法将有限元形式的雷诺方程与转子圆柱涡动的动力学方程联立求解，实现对高速气浮轴承转子系统的动特特性分析。关键词：高速气浮轴承;转子动力学;加权余量法;动态特性-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftechnology,themachineneedsmoreandmorehighspeedrotor.Therollingbearing,liquidbearingarewidelyusedinrotatingequipmentforalo

6、ngtime.however,becauseofthecharactersofthelowerlifetime,morefrictionlossandlowerunstablespeed,therollingbearingandliquidbearingarenotfitforprecisionmanufactuingtechnology.Inordertoovercomingtheseshortcomings,gasbearingareinvented,whichhaslessfriction,lowerheatandmoreprecisioncomparedtorollin

7、gbearingandliquidbearing.Especiallyinaviationandpreciseinstrument,thehighspeedgasbearingcann’tbereplaceable.Asfarasthelessfrictionlossandgreaterstiffnessandcapacity,thehybridgasbearingisattractedmoreandmoreattention.Thehighspeedhybridgasbearing’sst